浅谈盾构机电气系统组成及故障分析处理

浅谈盾构机电气系统组成及故障分析处理

张放

中国石油天然气管道局第四工程分公司河北廊坊065000

摘要：对TM502WMM盾构机电气控制系统进行概述，并分别对其配电系统、可编程控制系统、通讯控制系统和常见故障处理等进行介绍，以加深对其整个电气控制系统原理的理解。

关键词：泥水平衡盾构机、电气系统、供配电、PLC、故障排查。

摘要：OverviewofTM502WMMshieldmachineelectricalcontrolsystem，anditspowerdistributionsystem，programmablecontrolsystems，communications，controlsystemsandcommonfaultsareintroduced，inordertodeepentheirunderstandingoftheprincipleoftheentireelectricalcontrolsystem.

关键词：slurryshieldmachine，electricalsystems，powersupplyanddistribution，PLC，communicationcontrol，troubleshooting.

1、盾构机系统构成

盾构机电气系统组成主要包括：高压供电系统、低压配电、PLC自动控制系统、计算机数据采集系统、机械液压系统控制、驱动系统、冷却水水循环系统、泥水循环系统等。

2、盾构机供配电系统组成

盾构机的初级电压为10kV，二级电压为AC400V×50Hz，AC220V×50Hz、AC110V×50Hz；控制电压使用DC24V、AC110V；TM502WMM主变压器采用油浸式、水冷并配有液位、温度、气体传感装置。

4、PLC系统的组成

盾构机是一个机、电、液一体化的自动化隧道挖掘施工机械，是自动化、流程化的大型联动机。由于其控制环节多，工序复杂，并且相互关联，相互影响，为了保障盾构机工作的高度可靠性、安全性和易维护性，其控制系统采用了PLC可编程控制系统。

4.1、PLC概念和工作原理

PLC（ProgrammablelogicController），是以计算机技术为基础的具备专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。PLC内部等效电路可分为：输入部分、内部控制电路和输出部分。

4.2、TM502WMMPLC特点

TM502WMM盾构机控制系统构成采用三菱公司的Q系列，Q系列PLC的基本组成包括电源模块、CPU模块、基板、I/O模块等。通过各种功能模块可提高PLC的性能，扩大PLC的应用范围。系统功能强、可靠性高、抗震性能好、编程容易、修改方便、扩充维修容易等一系列优点。

5、盾构机通讯控制系统组成

盾构机通讯控制系统分部如图所示，主要控制站点分为主控站，泥水控制主站和1#中继站。

主站主要功能是通过以太网模块与个人计算机和手触屏等人机设备进行通讯；通过CC-Link模块与操作盘和各个从站连接控制；通过H网模块与泥水处理站组成MELSECNET/H网络，对盾构机内传感器、变频器、电磁阀、状态量开关等信号进行处理实现对盾构机的控制。各个从站如上图分布在盾构机的关键部位，对盾构机的信号处理和自动控制起着关键作用。

6、盾构机故障在线实时查询和故障诊断

一般情况下，通过人机界面故障报警可解决绝大部分电气、液压故障，但遇到联锁关系复杂故障人机界面的报警不能直接反应其故障的本质，需要借助于编程软件才能快速查找和确定故障。使用编程器可以快速查询故障信息的部位和相关信息状态，分析内部联锁关系，修改和优化程序（如临时短接某个条件、强制位置）等，利用编程器可以实现在线修改。

7、盾构机电气系统维护保养

盾构机常使用的电气元件包括接近开关、压力传感器、温度传感器、液位传感器等，常使用在环境比较恶劣的场所，需要注意对其的保养。当盾构机出现故障时，判断和处理故障的一般流程为先简后繁，由内而外；先检查电源，再检查外部线路；多熟悉图纸不能盲目。

参考文献：

[1]小松TM502WMM盾构机使用说明书

[2]江文，许慧中主编.《供配电技术》.北京：机械工业出版社，2005.1

[3]陈刚．电力变压器典型故障及其演变．东北电力技术，2002，（9）：5-8．

[4]梁玉国，李秋华可编程控制器[M].北京：科学出版社，2009。

[5]王文义可编程控制器原理及应用[M].北京：科学出版社，2010。

作者简介：

张放（1983-），男，2006年河北建筑工程学院毕业，大专，助理工程师，从事电气系统调试和维护